基于大數(shù)據(jù)技術(shù)的四統(tǒng)一管理系統(tǒng)

杜朋浩

（貴州黔西能源開發(fā)有限公司，貴州 黔西 551500）

1 引言

國家煤礦安全監(jiān)察局要求要嚴(yán)格控制井下作業(yè)人數(shù)，并且要實時掌控人員下井及作業(yè)分布情況。目前，全國所有的煤礦企業(yè)按照國家關(guān)于“六大系統(tǒng)”建設(shè)的相關(guān)要求，建設(shè)了井下人員定位系統(tǒng)，能夠?qū)ο戮藬?shù)、人員分布、下井時長等信息進(jìn)行全面掌控，但是還存在區(qū)隊點(diǎn)名后不下井、非本人捎帶定位標(biāo)識卡、違規(guī)篡改下井記錄等現(xiàn)象。隨著大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能等新一代信息技術(shù)的不斷發(fā)展，利用大數(shù)據(jù)采集分析技術(shù)，實現(xiàn)井下人員定位、礦燈領(lǐng)用、虹膜考勤、區(qū)隊點(diǎn)名四統(tǒng)一管理，能夠有效地實現(xiàn)對下井人員的精準(zhǔn)管理，對存在異常的人員及時預(yù)警、分析，杜絕人員風(fēng)險造成的事故隱患，從而提升煤礦企業(yè)安全管理水平及應(yīng)急能力。

2 現(xiàn)狀分析

目前，煤礦企業(yè)基本上都建設(shè)了井下人員定位系統(tǒng)、礦燈領(lǐng)用系統(tǒng)、虹膜考勤系統(tǒng)。這些信息化系統(tǒng)都是為了實現(xiàn)下井人員精確管理而建設(shè)的，各個系統(tǒng)都有自己的特點(diǎn)，但是由于各個系統(tǒng)都是獨(dú)立的，數(shù)據(jù)不能做到互聯(lián)互通，各系統(tǒng)之間沒有數(shù)據(jù)聯(lián)動關(guān)系，單個系統(tǒng)的應(yīng)用對井下人員精準(zhǔn)管理還存在一定的問題，主要表現(xiàn)在以下幾個方面。

2.1 他人攜帶定位標(biāo)識卡下井

人員定位系統(tǒng)主要是通過RFID 定位標(biāo)識卡與基站之間的通訊來實現(xiàn)人員定位管理。當(dāng)人員攜帶定位標(biāo)識卡經(jīng)過基站信號覆蓋范圍時，基站識別標(biāo)識卡中的人員信息，并上傳至上位機(jī)系統(tǒng)。如兩人下井路線一致，很容易出現(xiàn)一人攜帶多卡下井，從而造成人員數(shù)量統(tǒng)計不準(zhǔn)確的現(xiàn)象。

2.2 虹膜考勤確認(rèn)后不下井

虹膜考勤具有唯一性生物識別功能，能夠很好地對人員信息進(jìn)行記錄，但可能存在人員在井口虹膜考勤后不下井的現(xiàn)象，雖有考勤記錄，但實際是沒有下井作業(yè)，存在弄虛作假的現(xiàn)象。

2.3 定位卡損壞下井記錄丟失

人員定位標(biāo)識卡需要定期更換電池，如下井人員在井下作業(yè)時標(biāo)識卡沒電，或磕碰造成定位標(biāo)識卡損壞，造成人員下井信息無法正常記錄。

2.4 井下人數(shù)與考勤人數(shù)不一致

各系統(tǒng)之間相互獨(dú)立，人員考勤與下井信息無法及時共享，經(jīng)常會出現(xiàn)數(shù)據(jù)不一致現(xiàn)象。同時，異常數(shù)據(jù)分析困難，大多數(shù)還是通過各系統(tǒng)報表，人工進(jìn)行核對，費(fèi)時費(fèi)力，工作效率低。

3 基于大數(shù)據(jù)的四統(tǒng)一管理系統(tǒng)

系統(tǒng)是通過大數(shù)據(jù)采集和分析，將基于特征標(biāo)識的考勤和基于人體生物特征的考勤結(jié)合起來，解決單一系統(tǒng)數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確的問題。通過建設(shè)預(yù)警指標(biāo)，存在異常的信息自動預(yù)警，減少人員數(shù)據(jù)核對工作量，有效提高礦井人員考勤和管理的準(zhǔn)確性和科學(xué)性。

3.1 系統(tǒng)架構(gòu)

系統(tǒng)后臺框架為spring Mvc+spring+Mybatis，用Java 語言開發(fā)；前臺框架為Bootstrap+jquery.js；后臺推送到前臺展示：webSocket.js。系統(tǒng)主要是由4 個層次組成，如圖1。

圖1 系統(tǒng)組成示意圖

3.1.1 基礎(chǔ)設(shè)施層

基礎(chǔ)設(shè)施層主要包括人員定位、虹膜考勤、礦燈領(lǐng)用上位機(jī)、人員定位基站、人員定位標(biāo)識卡、虹膜考勤機(jī)等基礎(chǔ)設(shè)施。

3.1.2 數(shù)據(jù)采集分析層

主要實現(xiàn)相關(guān)軟硬件數(shù)據(jù)的采集功能，支持?jǐn)?shù)據(jù)庫接入、OPC 接入、PLC 接入、文檔接入等多種方式，通過Flume 搜集各系統(tǒng)數(shù)據(jù)，將消息Sink發(fā)送到Kafka，通過Kafka 分發(fā)給消費(fèi)者：Hbase、Pgsql，實現(xiàn)各個系統(tǒng)的數(shù)據(jù)存放在同一個數(shù)據(jù)庫中。此部分為各系統(tǒng)數(shù)據(jù)的主要來源。

3.1.3 業(yè)務(wù)應(yīng)用層

主要包括數(shù)據(jù)實時監(jiān)測：對人員定位系統(tǒng)、虹膜考勤系統(tǒng)、礦燈領(lǐng)用系統(tǒng)中的人員信息實時計算；區(qū)隊點(diǎn)名：工區(qū)通過下井前點(diǎn)名的方式，確定當(dāng)班下井人員數(shù)量及信息，并上報給調(diào)度室，由調(diào)度室確認(rèn)；智能報表統(tǒng)計：系統(tǒng)對存在異常的信息進(jìn)行自動提醒，自動生成考勤報表，支持Excel 導(dǎo)出或打印功能；歷史記錄查詢：可按照時間段、班次、部門、人員等條件或關(guān)鍵詞查詢。

3.1.4 用戶展示層

可通過PC、手機(jī)、平板電腦、本安型終端、顯示屏等多種方式展示人員考勤記錄及異常信息。

3.2 主要技術(shù)

3.2.1 Flume（日志收集系統(tǒng)）

Flume 是一個高可用的、高可靠的、分布式的海量日志采集、聚合和傳輸?shù)南到y(tǒng)。Flume 支持在日志系統(tǒng)中定制各類數(shù)據(jù)發(fā)送方，用于收集數(shù)據(jù)。同時，F(xiàn)lume 提供對數(shù)據(jù)進(jìn)行簡單處理，并寫到各種數(shù)據(jù)接受方（可定制）的能力。

3.2.2 Kafka（一個開源流處理平臺）

Kafka 是一種高吞吐量的分布式發(fā)布訂閱消息系統(tǒng)，它可以處理消費(fèi)者在網(wǎng)站中的所有動作流數(shù)據(jù)。

3.2.3 Flink

Flink 以數(shù)據(jù)并行和流水線方式執(zhí)行任意流數(shù)據(jù)程序，F(xiàn)link 的流水線運(yùn)行時系統(tǒng)可以執(zhí)行批處理和流處理程序。此外，F(xiàn)link 運(yùn)行時本身也支持迭代算法的執(zhí)行。

3.2.4 webSocket

WebSocket 是一種在單個TCP 連接上進(jìn)行全雙工通信的協(xié)議，使得客戶端和服務(wù)器之間的數(shù)據(jù)交換變得更加簡單，允許服務(wù)端主動向客戶端推送數(shù)據(jù)。

3.3 主要功能

3.3.1 數(shù)據(jù)采集及分析平臺

該平臺主要用于數(shù)據(jù)采集及分析，平臺主要功能包括：新建模型類型、新建設(shè)備模型、opc 數(shù)據(jù)抽取任務(wù)、數(shù)據(jù)庫抽取任務(wù)、文件抽取任務(wù)等功能，通過將人員定位系統(tǒng)（交換文件抽取數(shù)據(jù)）、虹膜考勤系統(tǒng)（數(shù)據(jù)庫抽取數(shù)據(jù)）、礦燈領(lǐng)用系統(tǒng)（數(shù)據(jù)庫抽取數(shù)據(jù)）建立數(shù)據(jù)抽取任務(wù)項，實現(xiàn)人員姓名、身份證號、工號、下井時間、升井時間、考勤時間等主要信息的抽取及關(guān)聯(lián)。

3.3.2 區(qū)隊點(diǎn)名功能

區(qū)隊下井前通過PC 端或手機(jī)端確定本班次下井人員信息，系統(tǒng)支持將區(qū)隊所有人員導(dǎo)入功能，本班次下井人員信息，可通過選擇的方式進(jìn)行確認(rèn)。同時，也可以選擇外部單位人員信息。確定下井人員信息后，將本班次下井人員進(jìn)行上報，最終由調(diào)度室進(jìn)行確認(rèn)審核。

3.3.3 智能報表分析

系統(tǒng)自動生成考勤記錄日報表、周報表、月報表、缺勤記錄等，可按照班次、部門、時間等查詢?nèi)藛T下井信息，并以柱狀圖、折線圖、雷達(dá)圖等形式進(jìn)行展示，支持Excel 導(dǎo)出和打印功能，取代了傳統(tǒng)人員統(tǒng)計考勤記錄的工作，能夠科學(xué)、準(zhǔn)確地分析人員下井記錄及考勤信息。

3.3.4 人員風(fēng)險分析

建立人員定位、虹膜考勤、礦燈領(lǐng)用、區(qū)隊點(diǎn)名四者之間的數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)性分析模型，對存在異常的人員進(jìn)行自動預(yù)警，并分析存在的問題，以消息的形式通知管理人員。通過風(fēng)險大屏將存在異常的人員信息及預(yù)警原因進(jìn)行整體展示，方便管理人員確認(rèn)及管理下井人員。

4 應(yīng)用效果

系統(tǒng)已經(jīng)在貴州黔西能源開發(fā)有限公司得到了應(yīng)用，運(yùn)行效果良好，有效地解決了人員捎卡、定位標(biāo)識卡損壞、虹膜考勤后不下井等因素造成下井記錄不準(zhǔn)確的現(xiàn)象。基于大數(shù)據(jù)技術(shù)的四統(tǒng)一管理系統(tǒng)以科學(xué)化、智能化的手段實現(xiàn)了對井下工作人員的統(tǒng)一管理，為煤礦安全生產(chǎn)、人員風(fēng)險管控提供了良好的基礎(chǔ)條件。